JPS5820390B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関、特に自動車用内燃機関に用いる点火
装置において、コンデンサの充放電を利用して点火回路
の閉角度制御あるいは点火時期制御を行う点火装置に関
するものである。

従来周知のコンデンサの充放電を利用して点火回路の制
御を行う点火装置では、前記コンデンサの充放電を制御
する制御回路と、コンデンサの電圧を検出しこの検出し
た電圧に応じた出力を出す検出回路とを備えており、こ
の検出回路の出力による点火回路の閉角度制御を行って
いる。

このようなコンデンサの充放電を用いて点火回路の閉角
度制御を行うものの一例を第１図に示す。

第１図において３００は機関と同期して回転する交流発
電機、３１０は交流発電機３００の出力電圧を矩形波に
変換する電圧比較回路、３２０は電圧比較回路３１０の
出力により、点火コイルの一次電流を断続することによ
り図示しない内燃機関の点火栓に高電圧を供給する出力
回路、３３０は回転数−電圧変換回路であり、回転数に
応じた直流電圧を作り、その直流電圧を電圧比較回路３
１０に加えて閉角度制御を行うものである。

３３１は交流発電機３００の出力を整流するダイオード
、３３２はコンデンサ、３３３はコンデンサ３３２の放
電用抵抗、３３４はコンデンサ３３２の電圧を検出する
ためのトランジスタ、３３５は抵抗である。

ダイオード３３１、コンデンサ３３２、抵抗３３３にて
充放電制御回路を構成し、トランジスタ３３４、抵抗３
３５にて電圧検出回路を構成している。

このような従来回路においては、電圧検出回路のトラン
ジスタ３３４はコンデンサ３３２の放電電流がベース電
流となり動作する。

従って、トランジスタ３３４０ベース電流がコンデンサ
３３２の電圧にほとんど影響を与えない様なコンデンサ
容量になっている。

すなわち、従来の回路においては検出回路の影響をあま
り受けなくするためにコンデンサ容量を大きく選定しな
ければならないという欠点があり、またコンデンサ容量
が大きいということは、コストも高く体格も大きいとい
う欠点がある。

さらに回路のＩＣ化に至ってはコンデンサ容量が大きく
てはＩＣ化が難かしく、たとえＩＣ化できたとしても回
路全体の体格が大きくなり、またコストも高（なるとい
う欠点がある。

本発明は上記の欠点を解消するために、コンデンサの充
放電を用いて点火回路の制御を行う場合に、コンデンサ
電圧が検出回路の影響を受けない様、検出回路がコンデ
ンサ電圧に影響を与える電流をキャンセルする電流キャ
ンセル回路を設けることにより、コンデンサ容量を小さ
くすることを目的とする。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第２図は本発明装置の一実施例を示す電気回路図である
。

第２図において１〜９２は抵抗、１０５〜１５３はトラ
ンジスタ、１５４はパワートランジスタ、１５５〜１６
６はツェナーダイオード、１６７〜１９０はダイオード
、１９２〜２０４はコンデンサ、２１０は内燃機関と同
期して交流出力を発生する交流発電機、２１１はバッテ
リー、２１２は点火コイルである。

また、２点鎖線で囲っである２２０は交流発電機２１０
からの交流出力と、閉角度制御回路２３０からの出力で
決まるスレッシュホールドレベルによって矩形波を発生
する電圧比較回路である。

２２１は点火コイル２１２の一次側の電流を検出し、こ
の電流所定値以上にならないように制限する定電流制御
回路、２２２は電圧比較回路２２０からの矩形波によっ
て、点火コイル２１２０１次側をオン、オフする出力回
路である。

２３０は機関回転数に対し最適な閉角度制御を行えるよ
う信号電圧を電圧比較回路２２０に与える閉角度制御回
路、２３１は電圧比較回路２２０のスレッシュホールド
レベルヲハワートランジスタ１５４がオフ後太きくし時
間と共に小さくすることにより、ノイズに強（しまた最
適な閉角鯉制御を行えるようにする波形補正回路である
。

２３２は閉角度制御回路２３０中のコンデンサ１９７及
び波形補正回路２３１中のコンデンサ１９９の電圧を検
出している電圧検出回路からコンデンサ１９７．’１９
９に流入する電流をキャンセルするための電流キャンセ
ル回路である。

２３３は電圧比較回路２２０のバイアス電圧の変化によ
る点化時期の変動をなくすべく、交流発電機２１０の交
流出力の急峻な立下り区間を検出し、その区間の間は閉
角度制御回路２３０から電圧比較回路２２０ヘバイアス
を加えない様にする微分回路である。

５０１．５０２は機関回転数を検出するために点火回路
より機関回転数パルスを取出す回転信号取出し端子であ
る。

次に、上記構成においてまず、定電流制御回路２２１、
閉角度制御回路２３０を省いて基本動作を説明する。

交流発電機２１０の交流出力は入力抵抗１，２゜４を介
してトランジスタ１０６を制御する。

この交流出力が正の極性でトランジスタ１０６がオンす
ると、トランジスタ１０７はオフ、トランジスタ１０８
はオフ、トランジスタ１１０はオフ、トランジスタ１１
２はオン、トランジスタ１１３はオフ、トランジスタ１
２１はオフ、パワートランジスタ１５４はオンし、点火
コイル２１２の１次側に電流が流れる。

逆に、交流出力が負の極性でトランジスタ１０６がオフ
すると、トランジスタ１０７．１０８，１１０，１１２
，１１３゜１２１を介してパワートランジスタ１５４は
オフし、点火コイル２１２０１次順に流れている電流が
遮断され、２次側に高電圧が発生し、図示していない配
電器を介して点火栓に点火火花力溌生ずる。

次に、定電流制御回路２２１を含めて作動を説明する。

点火コイル２１２の１次側の電流が増えると、トランジ
スタ１１８のエミッタ電位が上がり、抵抗３４．３５で
決まるベース電位との比較から所定値以上に１次側の電
流が増えると、トランジスタ１１８はオンからオフしは
じめ、トランジスタ１１７．１１６はオンしはじめ、ト
ランジスタ１２１はオンしはじめ、パワ−トランジスタ
１５４０ベース電位を下げ、点火コイル２１２０１次側
の電流を所定値に制限する。

また、定電流制御されている時、トランジスタ１１５，
１１４はオンし、トランジスタ１１４のコレクタ電位は
低くなり制御信号を出す。

次いで、閉角度制御回路２３０を含めて作動を説明する
。

トランジスタ１１１からの交流発電機２１０の交流出力
に応動した矩形波は閉角度制御回路２３０に加えられる
。

トランジスタ１３７，１３８は定電流ｉ１ 、 ｉ２を
発生する。

ただし、１１＝２ｉ２である。

トランジスタ１１１がオフの時、トランジスタ１３９，
１４２はオンし、定電流７１ 、 ｉ２はそれぞれトラ
ンジスタ？４２，１３９を流れる。

同時にコンデンサ１９８は抵抗６７、トランジスタ１３
９を介して放電する。

次に、トランジスタ１１１がオンするとトランジスタ１
４２，１３９゜はオフし、定電流１１ は抵抗７１、ダ
イオード１８０を流れ、抵抗７９を介してコンデンサ１
９７を充電する。

一方、定電流１２は抵抗６７を介してコンデンサ１９８
を充電する。

コンデンサ１９８が充電されるとトランジスタ１４０の
工。

ミッタ電位が上がり、抵抗６８，６９、ダイオード１７
８，１７９で決まるトランジスタ１４０のベース電位と
の比較から、所定のエミッタ電位でトランジスタ１４０
はオンし、トランジスタ１４１もオンして、定電流１１
はトランジスタ シ１４１を流れるようになり、コン
デンサ１９７の充電を停止する。

従って、コンデンサ１９７はトランジスタ１１１がスイ
ッチングする度に定電流１２がコンデンサ１９８を所定
電圧にまで充電するに要する所定時間の量定電流ｉ４
により充電さシれる。

トランジスタ１１１は交流発電機２１０の交流出力に応
動してスイッチングするので結局コンデンサ１９７は機
関回転数に比例した電圧に充電されることになり、この
機関回転数に比例した電圧はトランジスタ１４７，１４
８，１５０を介、してトランジスタ１５２のエミッタ出
力となる。

この出力をダイオード１８４．１８５．１８６、抵抗８
２，８３，８４で構成する関数発生回路により、低速で
変化が少なく、高速になるに従って変化が大きくなるよ
うな非線形出力にして、ダイ。

オード１８７、抵抗９０を介してトランジスタ１０６の
ベースにバイアスとして加えている。

また、トランジスタ１４９の出力も機関回転数に比例し
、ダイオード１８１．１８２，１８３、抵抗７２．７３
，７４で構成する関数発生回路により、・抵抗で変化が
少なく高速になるに従って変化が大きくなるような非線
形出力になっている。

そして、定電流制御回路２２１が出力回路２２２を制御
していない時は、トランジスタ１１４はオフし、トラン
ジスタ１４３がオンしているので、トランジスタ１４９
の出力はトランジスタ１４４ 、１４３を流れ、コンデ
ンサ１９７の充電電圧すなわちバイアスは変化しない。

次に、定電流制御回路２２１によって出力回路２２２の
パワートランジスタ１５４が定電流制御されている時は
トランジスタ１１４はオンし、トランジスタ１４３がオ
フしているので、トランジスタ１４９の出力はトランジ
スタ１４４，１４５を流れる。

トランジスタ１４５．１４６はカレントミラー回路を構
成しているのでトランジスタ１４６はオンし、トランジ
スタ１４９０ベース電位を回転数に対して非線形に減少
させ、トランジスタ１０６のベースに加えるバイアスを
減らす。

ダイオード１８７を介してトランジスタ１０６０ベース
に加えるバイアスと、後で説明する波形補正回路２３１
の出力とで最適な閉角度が得られるようスレッシュホー
ルドレベルを決める。

次に、波形補正回路２３１の動作を説明する。

トランジスタ１１１からの交流発電機２１０の交流出力
に応動した矩形波は閉角度制御回路２３０中の波形補正
回路２３１に加えられる。

パワートランジスタ１５４がオンしている時、トランジ
スタ１１１はオンしていて、トランジスタ１２２はオフ
である。

トランジスタ１２２がオフの時、コンデンサ１９°９は
抵抗４１．４９、ダイオード１７６を介してバッテリー
２１１より充電されＡ点の電位は上がる。

この電位がトランジスタ１２７ 、１２８を介してトラ
ンジスタ１２６０ベース電位を制御し、トランジスタ１
２６の出力はＡ点の電位に比例する。

トランジスタ１１１がオンの時は、トランジスタ１０９
はオンしていて、トランジスタ１２６の出力は抵抗５３
、トランジスタ１０９を流れ、Ｂ点の電位はゼロである
。

次に、トランジスタ１１１がオフすると、トランジスタ
１２２がオンしコンデンサ１９９は充電されな（なり、
抵抗５４およびダイオード１γ７、トランジスタ１２５
を介して放電するが、その放電はトランジスタ１２６の
エミッタ電位、すなわち・Ａ点の電位に比例して放電す
る。

放電によってＡ点の電位が６点の電圧ＶＣＣ（はぼバッ
テリー２１１の電圧）とツェナーダイオード１６６のツ
ェナー電圧Ｖｚの差Ｖｃｃ Ｖｚより小さくなると、
ダイオード１７７が逆バイアスされてオフするためコン
デンサ１９９の充電電荷は抵抗５４だげに放電するよう
になる。

したがって、Ｂ点の電位はトランジスタ１１１がオンの
時トランジスタ１０９がオンのためゼロであり、トラン
ジスタ１１１がオフの時トランジスタ１０９がオフのた
めＡ点の電位に比例した電位となり、この電位でトラン
ジスタ１０６，１０７のエミッタ電位を制御するので、
閉角度制御回路２３０のダイオード１８７、抵抗９０を
介した直流出力とで最適閉角度が得られるようスレッシ
ホールドレベルを決める。

次に、閉角度制御回路２３０ローの電流キャンセル回路
２３２の動作について説明する。

トランジスタ１３２，１３５．’１３６で定電流ｉ３９
１４ 、ｉ５．１（ｌを発生しており、電流ｉ３〜ｉ５
は同じ電流値である。

ここで、電流ｉ６はトランジスタ１５０ 、１５２を動
作させる電流源となるものである。

また、波形補正回路２３１のコンデンサ１９９の電圧を
検出しているトランジスタ１２７，１２８を電流ｉ、の
ほぼ全電流が流れる。

（電流ｉ５の一部はトランジスタ１２６のベース電流と
して若干流れるが無視できる程度である。

）閉角度制御回路２３０のコンデンサ１９７の電圧を検
出しているトランジスタ１４７゜１４８を電流ｉ４のほ
ぼ全電流が流れる。

（ここで、トランジスタ１４７，１４８には電流ｉ４の
他にトランジスタ１５００ベース電流も若干流れるが、
この電流ｉ４ に比較すると微小であって無視できる程
度である。

）トランジスタ１３３゜１３４に電流ｉ３が流れ、トラ
ンジスタ１３３のベース電流はトランジスタ１２７，１
４７のベース電流とほぼ等しい。

トランジスタ１３１゜１３０ 、 Ｔ ２９はカレント
ミラー回路を構成しているので、トランジスタ１３３の
ベース電流がトランジスタ１３１を流れ、この電流と同
じ電流をトランジスタ１３０，１２９はそれぞれトラン
ジスタ１２７，１４７のベースから吸いとる。

したがって、コンデンサ１９７，１９９の電圧を検出す
る為のトランジスタ１４７，１２７Ｇベース電流はそれ
ぞれトランジスタ１３０，１２９により吸（・取られて
キャンセルされるので、コンデンサ１９７．１９９の充
放電には何ら影響を与えな（なる。

このため、コンデンサ１９７，１９９の容量を小さくし
ても精度良く制御ができ、ＩＣ化に幻しても大きさ、コ
スト的に非常に有利になる。

次に微分回路２３３の動作について説明する。

交流発電機２１０の交流出力をコンデンサ１９２で微分
しているので、電流出力の急峻な立ち下り時にある一定
時間トランジスタ１５３がオフし、トランジスタ１５１
がオンし、定電流ｉ６を短絡する。

したがって、コンデンサ１９７、トランジスタ１４７，
１４８，１５０を介して出力された機関の回転数に比例
した直流電圧はトランジスタ１５１がオンしている間、
すなわち交流発電機２１０の交流出力の急峻な立ち下り
時のある一定時間、トランジスタ１５１により接地され
、ダイオード１８１、抵抗９０を介してトランジスタ１
０６のベースに印加されるバイアスがなくなる。

その結果、第４図に示す様に点火時期を決定する期間に
はトランジスタ１０６のベースにパイアスカ印加されな
いのでスレッシュホールドレベルは前記バイアスに関係
のない一定レベルとなる。

従って、例えば点火コイル２１２の定数や図示しない点
火栓での放電特性の変化により閉角度特性、言いかえれ
ば前記のバイアス特性が変っても点火時期には何ら影響
を与えなくなる。

なお、第４図において、第４図ａのイは交流発電機２１
０の交流出力電圧、唱まダイオード１８７、抵抗９０を
介してのトランジスタ１０６のスレッシュホールドレベ
ルを示し、第４図すは点火コイル２１２の一次電流波形
を示すもので、そのうち８点が点火時期、Ｃ点が通電開
始時期である。

第３図は本発明の他の実施例の要部構成を示すもので、
４００は電流キャンセル回路、４１５は電圧検出回路、
４０１は充放電用コンデンサ、４０２はコンデンサ４０
１の充放電制御回路、４０３〜４１０はトランジスタ、
４１１．４１２は抵抗である。

４１３は定電圧電源に接続される端子、４１４は電圧検
出回路４１５の出力端子である。

コンデンサ４０１の電圧検出用トランジスタ４０３のベ
ース電流とほぼ等しい電流をトランジスタ４１０よりト
ランジスタ４０３０ベース端子に供給することにより、
コンデンサ４０１の電圧を検出するためのトランジスタ
４０３のベース電流によるコンデンサ４０１への影響を
キャンセルしている。

また、上述した各実施例では点火回路の制御として点火
コイル２１２０通電開始点を決める制御回路すなわち閉
角度制御回路に応用した実施例を示したが、同様に点火
時期をコンデンサの充放電回路とそのコンデンサ電圧検
出回路を用いて決定する点火時期制御回路にも同一思想
で応用可能である。

以上述べたように本発明においては、コンデンサの充放
電を用いて点火回路の閉角度あるいは点火時期制御を行
うと共に前記コンデンサの電圧がコンデンサ電圧検出回
路の影響を受けない様、検出回路がコンデンサ電圧に影
響を与える電流をキャンセルする電流キャンセル回路を
備えているから、コンデンサ容量を小さくでき、また精
度良く点火回路の制御ができ、したがってコンデンサの
コストも安（、体格も小さくでき、また回路のＩＣ化も
容易となり、かつ小型化できるという優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例を示す電気回路図、第２図は本
発明装置の一実施例を示す電気回路図、第３図は本発明
装置の他の実施例を示す要部電気回路図、第４図は第２
図図示装置の動作説明に供する各部波形図である １２７．１２８，１４７．１４８・・・・・・電圧検出
回路を構成するトランジスタ、１９７，１９９゜４０１
・・・・・・コンデンサ、２３２．４００・・・・・・
電流キャンセル回路、４１５・・・・・・電圧検出回路
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 閉角度あるいは点火時期等の点火制御に関連するパ
   ラメータに応じてコンデンサを充放電させ、。 このコンデンサの充電電圧を電圧検出回路によって検出
   して点火制御を行う内燃機関用点火装置において、前記
   電圧検出回路はベースが前記コンデンサに接続され、こ
   のベース電位に応じた電圧をエミッタ側に発生する電圧
   検出用トランジスタを。 含み、かつこのトランジスタのエミッタとベースとの一
   方に定電流を供給すると共に他方よりこの供給される定
   電流と同じ値の定電流を吸い取る電流キャンセル回路を
   備える内燃機関用点火装置。